(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
架線から受電した電力を調整して給電する電力調整装置を備えた主給電系と、駆動用の誘導電動機と誘導電動機を駆動する可変電圧可変周波数インバータとを備えた駆動系と、バッテリと、補機系とから成り、電化区間では架線からの電力で車両を駆動し、非電化区間では前記バッテリからの電力で車両を駆動するよう構成した電気鉄道システムであって、
前記電力調整装置の１位側が前記架線に、２位側が前記バッテリを介して前記駆動系と前記補機系に夫々接続され、
電化区間在線中に前記バッテリへの充電電流を設定する充電電流設定手段と、この充電電流設定手段で設定した充電電流でバッテリに蓄電するよう前記電力調整装置を制御する電力制御手段とを備え、 
前記充電電流設定手段は、前記バッテリへの充電電流若しくは前記バッテリからの流出電流を検出する第１電流検出手段と、前記駆動系と前記補機系への供給電流を検出し且つ前記電動機の回生電流から前記補機系への供給電流を差し引いた後の電流を検出する第２電流検出手段と、前記架線から前記主給電系への電流を検出する第３電流検出手段と、前記バッテリの電圧を検出する第１電圧検出手段と、前記電力調整装置の１位側の電圧を検出する第２電圧検出手段とを備えたことを特徴とする電気鉄道システム。
【請求項２】
前記充電電流設定手段は、運行テーブルを備えると共に、前記第１電流検出手段と前記第１電圧検出手段から各種状態出力を受けて算出される電化区間在線中の前記バッテリの放電状態情報と、前記運行テーブルに蓄積した線区データと、電化区間の在線実績時間情報に基づいて、前記バッテリへの充電電流を演算する充電電流演算手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の電気鉄道システム。
【請求項３】
前記電力制御手段は、電化区間在線時に前記第１電流検出手段で検出される電流が略一定となるよう、前記電力調整装置を制御することを特徴とする請求項２に記載の電気鉄道システム。
【請求項４】
前記電力制御手段は、電化区間在線時の電力回生時以外は略一定の充電電流となるよう前記電力調整装置を制御し、電力回生時は前記第１電流検出手段で検出される電流と前記第２電流検出手段で検出される電流との差が略一定となるよう、前記電力調整装置を制御することを特徴とする請求項２に記載の電気鉄道システム。
【請求項５】
前記電力制御手段は、電化区間在線時に前記第３電流検出手段で検出される電流が略一定となるよう、並びに前記第３電流検出手段で検出される電流と前記第２電圧検出手段で検出される電圧の積が略一定となるよう、前記電力調整装置を制御することを特徴とする請求項２に記載の電気鉄道システム。
【請求項６】
前記電力調整装置は、電力回生時、回生電力の全量を前記バッテリ及び前記補機系に供給するよう構成したことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の電気鉄道システム。
【請求項７】
基準架線電圧が１５００Ｖｄｃ，７５０Ｖｄｃ，６００Ｖｄｃから選択される複数の電圧に対して使用可能に構成したことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の電気鉄道システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気鉄道システムにおいて、電化区間在線中には架線から駆動系や補機系に給電すると共にバッテリを充電し、非電化区間在線中にはバッテリから駆動系や補機系に給電する電気鉄道システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
インバータで誘導電動機を駆動する電気鉄道において、車両にバッテリを搭載し、電化区間では架線からの給電で運行しつつバッテリを充電し、非電化区間では蓄電されたバッテリから給電して運行する電気鉄道システムが種々提案されている。
【０００３】
特許文献１に記載のバッテリ駆動鉄道車両は、バッテリが複数の車両に搭載され、昇降圧チョッパとインバータと誘導電動機を備えた鉄道車両である。
非電化区間の力行時は、電化区間在線中に蓄電されたバッテリからの電力を、昇降圧チョッパで昇圧して駆動インバータに給電し、電動機を駆動する。
また非電化区間の回生制動時は、駆動インバータの回生電力を昇降圧チョッパで降圧した後、バッテリを充電する。
【０００４】
特許文献２に記載の電気鉄道の駆動システムでは、双方向チョッパと大容量の二次電池或いはキャパシタで構成する大容量蓄電装置と、インバータと誘導電動機を備えた車両において、電化区間在線中は蓄電装置の放電電力によりインバータを駆動させると共に、力行時は蓄電装置の電力では足りない分を架線から受電、回生制動時は蓄電装置だけでは回収しきれない電力を架線に戻し、総合的に電力量を低減するように制御する。
【特許文献１】特開２００１−３５２６０７号公報
【特許文献２】特開２００３−１８７０２号公報
【特許文献３】特開２００５−２７８２６９号公報
【特許文献４】特開２００７−６８２４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のバッテリ駆動鉄道車両では、電化区間在線中には架線からの受電でバッテリ充電中に、バッテリと架線の両方からインバータへ給電することができない。
その訳は、電化区間と非電化区間の相互間移行時に、充放電制御回路の切替が必要なためである。
また力行と回生制動を切替るときも、バッテリとインバータの間にある昇降圧チョッパの制御回路切替を行う必要があり、制御の煩雑さが増加してしまう。
【０００６】
特許文献２の電気鉄道の駆動システムでは、バッテリに回収しきれない回生電力を架線に戻すので架線側電圧が変動し、この近くに別の車両がいないと、回生制動の失効が生じて省エネ効率を悪化させ、或いは危険を招く虞もある。
また、架線側電圧がそのままインバータに給電されても電圧変換ができないため、複数の架線電圧線区を直通する複電圧車両への対応が難しく共用線区が限定される。
【０００７】
ところで最近、高電圧で高速充放電が可能な大容量のバッテリが開発されている。
回生電力を架線に戻すことで架線側電圧が変動し、近くを走る車両が無いと回生失効を生じるが、大容量バッテリを車両に組み込むことで回生電力を架線に戻さず、総てバッテリに回収させ、その電力を非電化区間で活用することで、効率の良い電力システムの構築が可能となる。
【０００８】
そこで、高電圧でも充放電可能な耐久性を有するバッテリを使用すれば、昇降圧手段を介した昇圧なしにバッテリから直接インバータに給電、或いは誘導電動機の回生電力を降圧なしに直接バッテリに充電（蓄電）することが可能となる。
これにより、バッテリとインバータとの間に昇降圧手段を介設する必要がなくなり、力行時及び回生制動時の回路切換や制御切替と、それら機構を省略することが可能となる。
【０００９】
本発明の目的は、バッテリへの充電、駆動系や補機系への給電を実施する制御装置を纏め、バッテリを介して駆動系と補機系をそれぞれ並列に接続することで、電化区間と非電化区間、及びその相互間の移行時に回路と制御の切替を必要としない電気鉄道システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の電気鉄道システムでは、架線から受電した電力を調整して給電する電力調整装置を備えた主給電系と、駆動用の誘導電動機と誘導電動機を駆動する可変電圧可変周波数インバータとを備えた駆動系と、バッテリと、補機系とから成り、電化区間では架線からの電力で車両を駆動し、非電化区間では前記バッテリからの電力で車両を駆動するよう構成した電気鉄道システムであって、前記電力調整装置の１位側が前記架線に、２位側が前記バッテリを介して前記駆動系と前記補機系に夫々接続され、電化区間在線中に前記バッテリへの充電電流を設定する充電電流設定手段と、この充電電流設定手段で設定した充電電流でバッテリに蓄電するよう前記電力調整装置を制御する電力制御手段とを備え、前記充電電流設定手段は、前記バッテリへの充電電流若しくは前記バッテリからの流出電流を検出する第１電流検出手段と、前記駆動系と前記補機系への供給電流を検出し且つ前記電動機の回生電流から前記補機系への供給電流を差し引いた後の電流を検出する第２電流検出手段と、前記架線から前記主給電系への電流を検出する第３電流検出手段と、前記バッテリの電圧を検出する第１電圧検出手段と、前記電力調整装置の１位側の電圧を検出する第２電圧検出手段とを備えたことを特徴としている。
【００１１】
この電気鉄道システムでは、電化区間在線中は架線から主給電系の電力調整装置に給電し、電力調整装置を介してバッテリを充電すると共に補機系に給電し、力行時には駆動系にも給電する。
但し電力回生時は、電力調整装置が架線への逆給電を阻止して、誘導電動機で発電された電力は補機系で消費される分を除いてバッテリに蓄電される。
【００１２】
バッテリを充電する充電電流は、所定の充電電流設定手段により、電化区間在線中に非電化区間で消費される電力分を回復可能な充電電流値が設定される。
非電化区間では、架線から電力が供給されないため、電力回生時を除き電力調整装置の充電制御は動作せず、バッテリが自律的に放電して補機系に給電し、力行時には駆動系にも給電する。
【００１３】
請求項２の電気鉄道システムでは、請求項１の発明において、前記充電電流設定手段は、運行テーブルを備えると共に、前記第１電流検出手段と前記第１電圧検出手段から各種状態出力を受けて算出される電化区間在線中の前記バッテリの放電状態情報と、前記運行テーブルに蓄積した線区データと、電化区間の在線実績時間情報に基づいて、前記バッテリへの充電電流を演算する充電電流演算手段とを備えたことを特徴としている。
【００１４】
請求項３の電気鉄道システムでは、請求項２の発明において、前記電力制御手段は、電化区間在線時に前記第１電流検出手段で検出される電流が略一定となるよう、前記電力調整装置を制御することを特徴としている。
【００１５】
請求項４の電気鉄道システムでは、請求項２の発明において、前記電力制御手段は、電化区間在線時の電力回生時以外は略一定の充電電流となるよう前記電力調整装置を制御し、電力回生時は前記第１電流検出手段で検出される電流と前記第２電流検出手段で検出される電流との差が略一定となるよう、前記電力調整装置を制御することを特徴としている。
【００１６】
請求項５の電気鉄道システムでは、請求項２の発明において、前記電力制御手段は、電化区間在線時に前記第３電流検出手段で検出される電流が略一定となるよう、並びに前記第３電流検出手段で検出される電流と前記第２電圧検出手段で検出される電圧の積が略一定となるよう、前記電力調整装置を制御することを特徴としている。
【００１７】
請求項６の電気鉄道システムでは、請求項１〜５の何れか１項の発明において、前記電力調整装置は、電力回生時、回生電力の全量を前記バッテリ及び前記補機系に供給するよう構成したことを特徴としている。
【００１８】
請求項７の電気鉄道システムでは、請求項１〜６の何れか１項の発明において、基準架線電圧が１５００Ｖｄｃ，７５０Ｖｄｃ，６００Ｖｄｃから選択される複数の電圧に対して使用可能に構成したことを特徴としている。
【００１９】
【発明の効果】
【００２０】
請求項１の発明によれば、この電気鉄道システムは、電力調整装置の１位側が架線に接続されると共に、電力調整装置の２位側がバッテリを介して駆動系と補機系に夫々接続されるので、電化区間在線中は常時バッテリが充電可能であると共に、補機系にも給電可能で、力行時には駆動系にも給電可能である。
非電化区間では、架線から電力が供給されないため、バッテリから補機系や駆動系に直接給電可能となる。
【００２１】
車両が電化区間から非電化区間に移行し、架線から主給電系への給電がなくなると電力調整装置が不動作となる。バッテリと補機系及び駆動系との間には、制御回路が存在せず直接接続されているため、電力調整装置とは無関係にバッテリが放電して補機系に、力行時には駆動系にも給電される。これにより、車両の電化区間・非電化区間の移行時に制御・回路の切替が不要となり、従来の機器構成の複雑さと切替作業の煩雑さから開放される。
【００２２】
また電化区間在線中は、バッテリに充電される充電電流が、充電電流設定手段により設定された電流値になるよう、電力制御手段により電力調整装置が自動制御される。この設定された充電電流でバッテリを充電するので、非電化区間在線中に駆動系や補機系で消費されたバッテリのエネルギーは、電化区間在線中に効率良くバッテリに蓄電され、エネルギーを回復することができる。
【００２３】
非電化区間において、駆動系や補機系で消費されたバッテリのエネルギーは、非電化区間の終着駅等に設けた電源から、停車中の短時間（例えば５分）の急速充電により回復させる必要が生じる場合がある。このような場合、電力調整装置は急速充電に対応できる能力が要求され、大電流に耐える大容量素子で構成する。
結果として、電化区間においては電力調整装置による駆動系と補機系への給電のほか、バッテリへの充電をも制御することが可能となる。
充電電流設定手段が、バッテリへの充電電流若しくはバッテリからの流出電流を検出する第１電流検出手段と、バッテリの電圧を検出する第１電圧検出手段と備えるので、第１電圧検出手段と第１電流検出手段とにより、バッテリの充放電状態を常時把握することが可能となる。
充電電流設定手段が駆動系と補機系への供給電流を検出し、且つ電動機の回生電流から補機系への供給電流を差し引いた後の電流を検出する第２電流検出手段と、架線から主給電系への電流を検出する第３電流検出手段と、電力調整装置の１位側の電圧を検出する第２電圧検出手段とを備えるので、第２，第３電流検出手段及び第２電圧検出手段の何れかで検出される電流値及び電圧値に基づいて、電力調整装置を最適に制御することができる。
【００２４】
請求項２の発明によれば、充電電流設定手段は、運行テーブルと、充電電流を演算する充電電流演算手段とを備えるので、充電電流演算手段によりバッテリの放電状態と、運行テーブルのデータと、電化区間の在線時間を基準にして求めた充電電流値とにより、非電化区間在線中に消費されたバッテリ蓄電エネルギーを、電化区間在線中に効率良く回復することが可能となる。
【００２５】
請求項３の発明によれば、電力制御手段は、電化区間在線時に第１電流検出手段で検出される電流が略一定となるよう電力調整装置を制御するので、力行時・回生制動時に関わらず、バッテリへ流入する充電電流を常時一定に維持し、バッテリへの充電を効率良く制御出来るため、バッテリへ流入する充電電流に変動がなくなり、バッテリへの負荷を抑制できる。
【００２６】
請求項４の発明によれば、電力制御手段は、電化区間在線時の電力回生時以外は略一定の充電電流となるよう電力調整装置を制御し、電力回生時は第１電流検出手段で検出される電流と第２電流検出手段で検出される電流との差が略一定となるよう、電力調整装置を制御するので、電力調整装置から供給される充電電流を常時略一定に維持でき、回生電流成分は架線側からの一定値に重畳されて、制動時の回生成分を随意に制御できる。
【００２７】
請求項５の発明によれば、電力制御手段は、電化区間在線時に第３電流検出手段で検出される電流が略一定となるよう、並びに第３電流検出手段で検出される電流と第２電圧検出手段で検出される電圧の積が略一定となるよう、電力調整装置を制御する。このため従来の力行毎に変電所などの電力供給系からピーク電力を供給する必要がなく、車両への供給電力を平準化できるので、電力会社に対するデマンドの抑制にも効果がある。さらに電力供給系からの電力を有効に使用できると共に、同じ電力供給系からより多くの車両に電力の供給が可能となる。
【００２８】
【００２９】
上記電力制御手段は、電化区間・非電化区間を直通で運用されるシステムを前提としている電力制御手段であるが、電化区間のみで運用されるシステムの場合でも車両にバッテリと電力調整装置を搭載し、この電力制御手段で電力調整装置を制御する場合は、上記デマンド効果が期待できる。
【００３０】
請求項６の発明によれば、電力調整装置は、電力回生時の回生電力の全量をバッテリ及び補機系に供給する構成としたので、架線に回生電力が流出すること無く、架線の電圧変動を抑制することができ、電流が架線側からバッテリや、駆動系・補機系への一方通行となるため、バッテリの充放電や駆動系の制御が容易になる。
【００３１】
請求項７の発明によれば、基準架線電圧が１５００Ｖｄｃ，７５０Ｖｄｃ，６００Ｖｄｃから選択される複数の電圧に対しても使用可能に構成できるので、電力調整装置の２位側の回路を変更する必要もなく、走行可能な線区の限定がなくなり、１５００Ｖｄｃ、７５０Ｖｄｃ、６００Ｖｄｃの複数電圧の電化区間と非電化区間との間を連続して運行できるシステムを構築することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
実施例では、電気鉄道の車両にバッテリを搭載し、電化区間在線中にバッテリを充電し、非電化区間ではバッテリから放電しながら運行する電気鉄道システムに本発明を適用する。
以下、本発明について図面を参照しながら詳細に説明する。
【実施例】
【００３３】
図１に示す電気鉄道システム１の車両２は、架線７から直流電力を受ける主給電系５に含まれる電力調整装置４０、駆動系３を構成するＶＶＶＦインバータ２０と走行駆動用の誘導電動機２１、補機系４を構成するＣＶＣＦインバータ２２と空調や照明等の補機類２３、電力調整装置４０の駆動系３・補機系４側に配置された車載バッテリ３５、そのほかに充電電流設定手段５５と、これにより設定された充電電流に基づいて電力調整装置４０を制御する電力制御手段５０等で構成する。
電化区間では架線７からの電力で電動機２１を駆動し、非電化区間ではバッテリ３５からの電力で電動機２１を駆動するように構成している。
主給電系５の電力調整装置４０の１位側（集電装置９側）正極には電力線１１ａが接続され、電力調整装置４０の２位側（駆動系３・補機系４側）正極には、ＶＶＶＦインバータ２０の直流部、ＣＶＣＦインバータ２２の直流部、およびバッテリ３５が、電力線１１ｂで接続されている。
【００３４】
主給電系５は、図示しない変電所からの直流電力を供給する架線７から集電する集電装置（パンタグラフ）９と、これに接続される、電力調整装置４０の１位側に接続された電力線１１ａと、供給電力を遮断する遮断スイッチ１４と、電力調整装置４０とで構成する。
電化区間在線中で且つ遮断スイッチ１４がオンのとき、主給電系５は電力線１１ａに接続された電力調整装置４０を介して、バッテリ３５とインバータ２０，２２に給電し、遮断スイッチ１４がオフのときと非電化区間在線中は、電力調整装置４０が動作休止となる。
【００３５】
主給電系５では、架線７側の電力線１１ａ中に介装されたリアクトル１６と、電力線１１ａとグランドライン１２との間に介設されたキャパシタ１７とが協働し、ＥＭＩフィルタとして機能する。電力調整装置４０は高速で電流をオン／オフするため、供給電流には広範囲の高調波成分が含まれるので、電化区間では高調波成分が架線７及びレールに流出してしまう。
鉄道は通常、レールを軌道回路とする商用周波数等の信号を使用しており、電力調整装置４０から当該周波数に近い成分が流出した場合、信号電流と判断して誤検知される虞がある。前記ＥＭＩフィルタは、この高調波信号成分を吸収して、架線７側に高調波成分が流出するのを防止する。
【００３６】
ＶＶＶＦインバータ２０は、図示しない６つのスイッチング素子と還流ダイオードとをブリッジ状に接続し、可変電圧・可変周波数制御が可能な周知のインバータで、バッテリ３５や電力調整装置４０からリアクトル２４を介して供給される直流電力を、「Ｖ（電圧）／Ｆ（周波数）＝一定」の三相交流に変換して誘導電動機２１を駆動可能にしている。
【００３７】
誘導電動機２１は、ＶＶＶＦインバータ２０から供給される三相交流の「電圧／周波数」と、誘導電動機２１の回転周波数の大小関係に応じて、その動作モードが変わる。
即ち、「ＶＶＶＦインバータ周波数＞誘導電動機周波数」の場合、所謂スリップが「正」の領域で、誘導電動機２１には加速トルクが作用し、誘導電動機２１の停動トルクを超えない範囲内ではスリップに比例してトルクが増加する。
【００３８】
「ＶＶＶＦインバータ周波数＝誘導電動機周波数」の場合、所謂「スリップ＝０」の状態で、トルクは発生しない。誘導電動機２１はＶＶＶＦインバータ２０から与えられる周波数で励磁された惰行状態である。
一般に、電気鉄道の制御で言う「惰行」とはこの状態もありうるが、励磁による鉄損の発生を嫌うので、ＶＶＶＦインバータ２０の作動を中止した無励磁の場合が多い。
【００３９】
「ＶＶＶＦインバータ周波数＜誘導電動機周波数」の場合、所謂スリップが「負」の領域で、誘導電動機２１は発電機として作動、制動トルクが作用し、誘導電動機２１の最大制動トルクを超えない範囲内ではスリップに比例してトルクが増加する。
【００４０】
運転士により図示しないマスターコントローラが操作され、力行指令が出されると、ＶＶＶＦ制御された三相交流により、誘導電動機２１の回転周波数より高い周波数の交流電力が出力され、車両２は停止状態から力行指令に基づいて、低速域から中速域を経て高速域まで加速が可能である。
また運転士のマスターコントローラ操作により制動指令が出されると、ＶＶＶＦ制御された三相交流により、誘導電動機２１の回転周波数より低い周波数の交流電力が出力され、走行中の車両２は回生制動動作を開始、高速域から中速域を経て低速域まで減速する。
この回生制動によって、誘導電動機２１が発生する回生電力をバッテリ３５に充電して蓄電する一方、補機系４を構成する補機類２３を駆動できる。
【００４１】
補機系４内のＣＶＣＦインバータ２２は、図示しない６つのスイッチング素子と還流ダイオードとをブリッジ状に接続した固定電圧・固定周波数制御が可能な一般的なインバータで、バッテリ３５や電力調整装置４０からリアクトル２５を介して供給された直流電力を三相交流に変換して、空調や照明等の補機類２３用電力として供給する。
【００４２】
ＶＶＶＦインバータ２０とＣＶＣＦインバータ２２の直流側において、電力線１１ｂとグランドライン１２の間に介設されているキャパシタ２６，２７は、電力線１１ｂに介装されているリアクトル２４，２５と協働し、各インバータ２０，２２の相互干渉防止と配線からの放射による他機器への電磁波障害を防止するＥＭＩフィルタとして機能する。
【００４３】
リアクトル２４，２５の架線７側には、電力線１１ｂから分岐した線２８，２９が夫々設けられ、その分岐線２８，２９の途中には、車両２の起動時に無電荷状態のキャパシタ２６，２７に流入する突入電流の急峻なピークを和らげる抵抗３０，３１が介装されている。
このため、起動時には、電力線１１ｂと分岐線２８，２９に設けられたスイッチ３２とスイッチ３３により抵抗側に電流が流れるように設定する。
車両２が一度起動されたあと、キャパシタ２６，２７の蓄電が完了したら、スイッチ３２ａ，３３ａで抵抗３０，３１を短絡し、以後の動作では、これらの抵抗は作用しない。
【００４４】
バッテリ３５は、電力調整装置４０の２位側において、電力線１１ｂとグランドライン１２との間に介設され、複数の充電セルを直列に接続された高速充放電可能な、例えばニッケル水素電池等からなり、車両駆動用の誘導電動機２１や補機類２３を駆動可能な大出力の電流時間積（例えば２５０Ａｈ以上）で充電可能に構成している。
さらにバッテリ３５を挟むように電力線１１ｂ側とグランドライン１２側の両側に２つのヒューズ３７，３８を介装して、バッテリの異常接地に備えている。
【００４５】
次に、電力調整装置４０について説明する。
電力調整装置４０の１位側には、電力線１１ａが接続されると共に、電力調整装置４０の２位側にはインバータ２０，２２とバッテリ３５を結ぶ電力線１１ｂが接続されている。
図２に示すように、電力調整装置４０には、２つのＩＧＢＴ４１，４２と、４つのダイオード４３乃至４６と、リアクトル４７と、キャパシタ４９で回路構成する昇降圧チョッパの機能を備えている。
電力線１１ａとグランドライン１２との間の１位側では、架線７からの電力線１１ａがＩＧＢＴ４１のコレクタに接続され、ＩＧＢＴ４１のエミッタがダイオード４３のカソードに接続され、ダイオード４３のアノードがグランドライン１２に接続されている。
一方電力調整装置４０の２位側では、電力線１１ｂがダイオード４４のカソードに接続され、ダイオード４４のアノードがＩＧＢＴ４２のコレクタに接続され、ＩＧＢＴ４２のエミッタがグランドライン１２に接続されている。
【００４６】
ＩＧＢＴ４１とダイオード４３、ダイオード４４とＩＧＢＴ４２の各接合部分同士が、リアクトル４７を介して接続され、ＩＧＢＴ４１，４２には、コレクタからエミッタへと流れる電流の向きとは逆方向に電流を導通可能なダイオード４５，４６が夫々並列に接続されている。
この昇降圧チョッパの１位側と２位側には、平滑用のキャパシタ１７（図１）とキャパシタ４９（図２）が、電力線１１ａ，１１ｂとグランドライン１２との間に夫々介設されている。
【００４７】
昇降圧チョッパは、コントローラ５１で制御されるゲート駆動回路５２から出力されるゲート信号で制御し、降圧チョッパとする場合はＩＧＢＴ４１のゲートを、昇圧チョッパとする場合はＩＧＢＴ４２のゲートを、それぞれオン・オフ駆動させ、ゲート信号のチョッピング周波数の周期に対してゲートのオン時間を変化させることで、２位側電圧を１位側電圧に対して昇降圧する。
尚、この昇降圧チョッパに関しては既知の技術であるので、ここでは簡略に説明する。
【００４８】
まず図３に示すように、昇降圧チョッパを降圧チョッパ（１位側電圧Ｅ１＞２位側電圧Ｅ２の場合）として機能させるには、ＩＧＢＴ４１にゲート信号を付加して制御、ＩＧＢＴ４２を常時オフとする。
ゲート信号のチョッピング周波数の周期Ｔに対するＩＧＢＴ４１の導通（オン）時間ｔ１は、１位側電圧Ｅ１と２位側電圧Ｅ２の比で次式のように与えられる。
ｔ１＝Ｔ・（Ｅ２／Ｅ１）
例えば、第１電圧検出器５９で検出した電圧を昇圧する場合はオン時間ｔ１を長く、降圧する場合はオン時間ｔ１を短くすれば、２位側の電圧Ｅ２を１位側の電圧Ｅ１に対して低い範囲で昇降圧して、充電電圧を調整することができる。
【００４９】
次に図４に示すように、昇降圧チョッパを昇圧チョッパ（１位側電圧Ｅ１＜２位側電圧Ｅ２の場合）として機能させるには、ＩＧＢＴ４１は常時オンとし、ＩＧＢＴ４２にゲート信号を付加して制御、ＩＧＢＴ４１とリアクトル４７とＩＧＢＴ４２からなる回路に電流を流して、リアクトル４７にエネルギーを蓄積する。
オン時間ｔ２が経過したところでＩＧＢＴ４２をオフにすると、リアクトル４７の電流はそのまま流れ続けるため、リアクトル４７に誘導電圧が発生、この誘導電圧が１位側電圧Ｅ１に重畳負荷されて、より高い２位側電圧Ｅ２を得ることができる。
ゲート信号のチョッピング周波数の周期Ｔに対するＩＧＢＴ４２の導通（オン）時間ｔ２は、１位側電圧Ｅ１と２位側電圧Ｅ２の比で、次式のように与えられる。
ｔ２＝Ｔ・（１−Ｅ１／Ｅ２）
例えば、第１電圧検出器５９で検出した電圧を昇圧する場合はオン時間ｔ２を長く、降圧する場合はオン時間ｔ２を短くすれば、２位側の電圧Ｅ２を１位側の電圧Ｅ１に対して高い範囲で昇降圧して、充電電圧を調整することができる。
【００５０】
図２に示す昇降圧チョッパのダイオード４４は、電流の架線７側への流出を防止する弁として機能し、電力回生時に発生する回生電力の全量を、バッテリ３５及びＣＶＣＦインバータ２２に供給することが可能となる。そのため、架線７に回生電力が流出すること無く、架線７の電圧変動を抑制することができる。
このように、電流を架線７側からバッテリ３５やインバータ２０，２２へ一方通行とすることで、バッテリ３５の充放電やインバータ２０，２２の駆動制御が容易になる。
【００５１】
次に、車載バッテリ３５への充電電流を設定する充電電流設定手段５５について説明する。
充電電流設定手段５５は、電力線１１ａ，１１ｂの電流を検出する第１乃至第３電流検出器５６乃至５８（第１乃至第３電流検出手段）と、充電電圧と電力調整装置４０の２位側電圧Ｅ２を検出する第１電圧検出器５９（第１電圧検出手段）と、架線側電圧と電力調整装置４０の１位側電圧Ｅ１を検出する第２電圧検出器６０（第２電圧検出手段）と、運行線区の運行テーブル５４と、上記の検出器５６乃至６０からの検出値に基づいて充電電流を演算する充電電流演算手段５３とを有している。
【００５２】
第１電流検出器５６は、バッテリ３５に接続された電力線１１ｂに介装され、バッテリ３５への充電電流を検出する。
第２電流検出器５７は、バッテリ３５とＶＶＶＦインバータ２０及びＣＶＣＦインバータ２２との間の電力線１１ｂに介装され、ＶＶＶＦインバータ２０と、ＣＶＣＦインバータ２２への供給電流、あるいは誘導電動機２１の回生電流からＣＶＣＦインバータ２２へ供給される補機系４への供給電流を減算した電流を検出する。
第３電流検出器５８は、電力調整装置４０の架線７側の電力線１１ａに介装され、架線７から流入してくる供給電流を検出する。
第１電圧検出器５９は、バッテリ３５近辺の電力線１１ｂとグランドライン１２との間の２位側に介設され、バッテリ３５の充電電圧を検出する。
第２電圧検出器６０は、電力線１１ａとグランドライン１２との間の１位側に介設され、架線電圧を検出する。
【００５３】
充電電流演算手段５３は、コントローラ５１に内蔵されているＣＰＵやＲＯＭを有するコンピュータに充電電流演算プログラムとして格納されている。第１乃至第３電流検出器５６乃至５８と第１，第２電圧検出器５９，６０で検出した電流値と電圧値の電気信号はコントローラ５１へ出力される。充電電流演算手段５３は、このコントローラ５１にて、電化区間在線中にこれら電圧信号と電流信号から算出するバッテリ３５の放電状態と、前記コンピュータに格納された運行線区の運行テーブル５４から演算した現在の電化区間に在線する時間とに基づいて、バッテリ３５への充電電流を演算する。
【００５４】
充電電流設定手段５５は、列車を運用する電化区間を含む、線区の運行テーブル５４にあるデータを充電電流演算手段５３に取り込み、車両２が非電化区間から電化区間への進入点を通過する時点で、バッテリ放電状態を検出信号に基づいて把握、充電電流演算手段５３で演算して充電電流を設定し、この設定された電流で先ずは電化区間を運行する。
充電電流設定手段５５は、絶えず車両２の線区上の位置情報を把握し、運行テーブル５４のデータを基に充電電流演算手段５３で電化区間の運行終了までの時間を求めて、電流設定に必要とあればその修正を行う。その結果、電化区間の列車運行が終了し、再度非電化区間に進入する時点では、バッテリ３５のエネルギーを回復する。
尚、実際の充電量と演算値とは、必ずしも１００％一致しない場合があるので、例えば１日ベースで、バッテリ３５の放電状態を確認しつつ、修正をフィードバックするようにすると良い。
【００５５】
次に、電力制御手段５０について説明する。
電力制御手段５０は、上記の充電電流設定手段５５で設定された充電電流値に基づいてゲート駆動回路５２へ制御信号を送信するコントローラ５１と、ＩＧＢＴ４１，４２のゲートを駆動するゲート駆動回路５２とを備えている。
この電力制御手段５０は、電化区間在線中にバッテリ３５を充電するため、充電電流設定手段５５により設定された充電電流に基づいて、後述する制御方式に従ってバッテリ３５に流入する充電電流値が常時一定になるよう、または電力調整装置４０が制御する充電電流値が常時一定になるよう、或いは架線７からの供給電流値（充電電流と補機系供給電流と駆動電流の合計電流値）が極力一定になるように、コントローラ５１とゲート駆動回路５２を介して電力調整装置４０を制御する。
【００５６】
次に電力制御手段５０による電力調整装置４０（昇降圧チョッパ）の制御方式について説明する。
この電気鉄道システム１では、電力制御手段５０が電力調整装置４０を制御して、電化区間在線中は、バッテリ３５の充電電流とＣＶＣＦインバータ２２への補機系供給電流及びＶＶＶＦインバータ２０への駆動電流を、電力調整装置４０経由で供給する。
また非電化区間在線中は、電力調整装置４０が不動作となり、補機系供給電流及び駆動電流はバッテリ３５から供給する。
【００５７】
先ず、バッテリ充電電流を常時一定に制御する方式について説明する。
第１電流検出器５６で検出するバッテリ充電電流一定の制御は、非電化区間で消費した電力エネルギーを電化区間在線中に略１００％回復させるよう充電電流設定手段５５で設定した電流値で供給する。もとより充電電圧は、バッテリの種別とその構成で決まる。
この充電電流とは別に、補機系４には常時補機類２３への電力が供給される。また車両２を駆動する力行指令が入力されたときは、充電電流とは無関係に補機系供給電流と駆動電力を供給するよう、電力調整装置４０では自律的な制御が為される。
【００５８】
電化区間在線中に停止或いは惰行している車両２は、架線７から電力調整装置４０を経由して、バッテリ３５の充電電流と補機系への供給電流が供給されている。
この状態で力行指令が入力された直後は、充電電圧を検出する第１電圧検出器５９に変化が起きず、電力調整装置４０は瞬時に応答しない。
その後、力行指令に従いＶＶＶＦインバータ２０に駆動電流が供給されると、バッテリ３５の充電電流が駆動電流によって減少し始め、２位側キャパシタ４９に蓄電されていた電荷も減少し始めて、電力調整装置４０の２位側電圧Ｅ２が低下してくる。
【００５９】
このようなバッテリ３５の充電電流の減少や、充電電圧の変化は、第１電流検出器５６と第１電圧検出器５９により常時検出される。こうして検出された電流と電圧信号は、コントローラ５１にフィードバックし、コントローラ５１を介してゲート駆動回路５２を制御、電力調整装置４０の２位側電圧Ｅ２を調整する。
【００６０】
電力調整装置４０の昇降圧動作では、２位側電圧Ｅ２を上昇、或いは下降させるが、昇圧チョッパ動作はＩＧＢＴ４２のオン時間ｔ２を長く制御し、降圧チョッパ動作はＩＧＢＴ４１のオン時間ｔ１を長く制御する。
尚、以下の説明では昇圧チョッパ動作のみ記述する。
第１電流検出器５６で検出される電流値を一定に維持すべく、２位側電圧Ｅ２を昇圧するため、バッテリ充電電流を一定とする制御が制御ループの外にある回路（誘導電動機２１や補機類２３など）の負荷変動に関係なく一定の値に維持される。
【００６１】
このため見かけ上、力行時の駆動電流は電力調整装置４０を何の制約も無く通過するが、力行指令が終了した場合、インバータ２０に供給されていた駆動電流分がバッテリ３５に流入し、バッテリ充電電流が増加する。さらに、キャパシタ４９にも流入して２位側電圧Ｅ２が増加の傾向を示す。
その結果、第１電流検出器５６と第１電圧検出器５９が電流と電圧の増加を検出し、各信号をコントローラ５１に送信することでゲート駆動回路５２が再び制御され、今度は昇圧チョッパのオン時間ｔ２を短くする。
これにより、２次側電圧Ｅ２が降圧、バッテリ３５に流入する充電電流が一定になる。
【００６２】
一方、制動指令が入力されると、回生制動動作を実行、誘導電動機２１による電力回生が始まる。
この電力回生時は、誘導電動機２１から発電される回生電流からＣＶＣＦインバータ２２で消費される補機系供給電流を差し引いた電流分が、昇降圧チョッパに設けられたダイオード４４の弁作用により、その全量がバッテリ３５に流入してくる。この回生電流のバッテリ３５への流入で、一定に維持されていた充電電流が増加し、２位側電圧Ｅ２も増加する。
【００６３】
充電電流を常時一定の値に制御するには、バッテリ３５を充電する回生分電流と架線分電流との優先順位を決めておく必要があるが、優先順位の１位を回生分電力、次位を架線分電力とする。その理由は、列車運転の安全確保を第一優先とすることにある。さらに本発明では非電化区間の運行が可能で、その区間に架線がないことも回生電力優先を自明にしている。
この結果、充電電流の一定制御は、回生電流分から補機系４への給電に必要な電流分を除いた電流分で、バッテリ充電する制御方式が望ましい実施態様となる。
【００６４】
電化区間において、回生電流のバッテリ３５への流入分が既定の充電電流値を超え、この状態が継続する間、電力制御手段５０によって電力調整装置４０が停止、電力調整装置４０から供給電流が出力されなくなる。従ってこの間、バッテリ３５の充電電流は補機系供給電流分を減算した回生電流分のみがバッテリ３５に流入し、充電することになる。この間、バッテリ３５の充電は回生電流に依存する。
【００６５】
回生制動が停止し、回生電流が減少して充電電流値以下になると、ゲート駆動回路５２により再度ＩＧＢＴ４２にゲート信号が付加される。すると架線７からの供給電流が電力調整装置４０を介して再度供給され、充電電流を常時一定に維持するよう制御される。
【００６６】
この場合、電力調整装置４０から供給される充電電流は回生電流の影響を受けないよう、常時一定に制御することも可能である。
すなわち力行時には、第１電流検出器５６の検出電流が常時略一定になるように、また回生時には、第２電流検出器５７で検出される検出電流と、第１電流検出器５６で検出される検出電流との差を求めて、この差が常時略一定になるように電力調整装置４０を制御する。この回生時の場合、ＩＧＢＴ４２のオン時間ｔ２を長くするように制御して、電力調整装置４０は２位側電圧Ｅ２を昇圧させる。これにより、電力調整装置４０から出力される充電電流は常時一定に維持されることになる。
このため、必然的に回生電流成分は架線側からの一定値に重畳されることになり、制動時の回生成分を随意的な扱いにすることができる。
【００６７】
非電化区間では架線７からの供給電流がなくなるので、電力調整装置４０は不動作となり、駆動電流や補機系供給電流はバッテリ３５から供給される。
そのため、バッテリ３５は電化区間在線中に充電された電流時間積をインバータ２０の駆動状況に応じて自律的に放電することになる。
【００６８】
次に、架線７からの給電による電力制御について説明する。
第３電流検出器５８で検出する供給電流を制御する場合、架線７からの電流は、電化区間で作用させるバッテリ充電電流と、駆動電流又は回生電流と、補機系４への供給電流の各時間平均値のベクトル合計で決定する。このときのバッテリ充電電流は、前述の充電電流演算手段５３が演算する。
鉄道は通常、運行する線区とその時刻が決まっているので、平均的な運行の典型的パターン（Ｔｙｐｉｃａｌ  Ｐａｔｔｅｒｎ）を求め、この典型的パターンをもとに駆動電流と回生電流を決定することができる。
更に、１回或いは１日の運行終了後に、バッテリ３５の充電状態を確認し、蓄電量が不足する場合には電力制御手段５０で追加充電できるようにする。
補機系供給電流は、空調や照明などの補機類２３へ供給されるため、電化・非電化区間に関わらず略一定の電流値となる。
【００６９】
このような制御方式によって、第３電流検出器５８により常時供給電流を検出し、さらには、第２電圧検出器６０により架線側電圧をも検出して、これら電流値と電圧値を乗算した電力値で、電化区間在線中の供給電流、さらには供給電力を、電力制御手段５０を介した電力調整装置４０が制御する。
また運転中、時には駆動電流と補機系供給電流の合計値が予定した供給電流を超える場合がある。こうした場合、架線７からの流入分が常時一定になるよう、電力調整装置４０のＩＧＢＴ４２のオン時間ｔ２を降圧側に制御して、供給電流の不足分を強制的にバッテリ３５から放電するよう制御して、架線系の電力不足が他の列車に及ぶことを予防する。
【００７０】
電力回生時、補機系供給電流は電動機２１の回生電流が供給され、バッテリ３５への充電電流は、補機系への供給電流を減算した残りの電流成分に架線７からの電流が加算されて供給される。この場合、架線７からの電流が常時一定になるよう、電力調整装置４０のＩＧＢＴ４２のオン時間ｔ２は昇圧側に制御される。供給電流はこのように制御され、全量バッテリ３５に流入する。
【００７１】
上記した架線７から供給される電流（または電力）の制御に関して、バッテリ充放電の様子を図５に基づいて説明する。
図５において電化区間在線中（０秒乃至８６秒）は、第３電流検出器５８と第２電圧検出器６０の検出信号に基づき、架線入力電力（Ｓ）は電力調整装置４０によって常時略一定に制御されている。また補機系供給電力（Ａ）も、空調や照明等に消費される電力のため略一定の電力が供給され、架線入力電力（Ｓ）は、充電電流設定手段５５により設定された一定の充電電力（Ｂ）と補機系供給電力（Ａ）の和で決められる。
【００７２】
先ず、停車状態の車両２に力行指令が入力された力行時（０秒乃至１６秒）は、通常、駆動電力として電動機定格値の２倍以上の電力を必要とするため、一定に制御された架線７からの入力電力（Ｓ）だけでは、駆動電力と補機系供給電力（Ａ）を賄うには不足する。従って不足分をバッテリ３５から放電してこれを補う。
やがて加速が終了し、車両２が惰行状態（１６秒乃至４８秒）に移行すると、駆動電力は必要無くなり、充電電力（Ｂ）はバッテリ３５からの放電に対応した充電電力（Ｂ）に制御され、バッテリ３５が充電される。
【００７３】
次に、制動指令が出力された電力回生時（４８秒乃至６２秒）は、充電電力（Ｂ）がバッテリ３５に流入する上に、回生電力分が発生（＋方向）するので、充電電力（Ｂ）の一定値に回生電力分が重畳された状態でバッテリ３５が充電される。
最後に回生制動が終了して、車両２が停車状態（６２秒乃至８６秒）に移行すると、再度充電電力（Ｂ）はバッテリ放電状態に対応した一定値になり、バッテリ３５が充電される。
このようにして架線７からの入力電力（Ｓ）は一定に維持されるため、力行のときはバッテリ３５が放電（下向き三角）し、回生制動のときはバッテリ３５の一定の充電電流（Ｂ）に回生成分が重畳（上向き三角）されて充電される。
【００７４】
この車両２の電化区間在線中は、停車時も含めて架線７から略一定電流が給電されるので、先行技術に代表されるような力行前毎に電力供給系側からピーク電力を供給する必要がなく、車両２への供給電力を平準化できるので、電力会社に対するデマンド抑制効果による電力費用の低減が期待できる。
また架線７に代表される電力供給系の電力を平準化できるために、同じ電力供給系からより多くの車両２に電力の供給が可能となる等の更なる効果がある。
【００７５】
本件の電力制御手段５０は、電化区間と非電化区間を直通で運用する当該システム１を前提とした電力制御手段５０ではあるが、電化区間のみを運用する電気鉄道システム１の場合でも、車両２にバッテリ３５と電力調整装置４０を搭載すれば、当該電力制御手段５０で電力調整装置４０を制御すれば、上記デマンド削減効果が期待できる。
【００７６】
次に、この電気鉄道システム１の効果について説明する。
この電気鉄道システム１は、電力調整装置４０の１位側に架線７を接続すると共に、電力調整装置４０の２位側にバッテリ３５を介して、ＶＶＶＦインバータ２０とＣＶＣＦインバータ２２を夫々並列に接続したので、電化区間在線中はバッテリ３５を常時充電可能にすると共に、ＣＶＣＦインバータ２２にも給電可能とし、力行時はＶＶＶＦインバータ２０にも給電可能である。
また非電化区間在線中は、架線７からの電力供給がないため、バッテリ３５からＶＶＶＦインバータ２０やＣＶＣＦインバータ２２には、直接給電が可能となる。
【００７７】
例えば、車両２が電化区間から非電化区間に移行すると架線７から電力調整装置４０への給電は停止し、電力調整装置４０が不動作となり、バッテリ３５とＶＶＶＦインバータ２０とＣＶＣＦインバータ２２との間には制御回路が存在せず、直接接続されているため、電力調整装置４０とは無関係にバッテリ３５が自律的に放電し、補機系４のＣＶＣＦインバータ２２に、力行時には駆動系３のＶＶＶＦインバータ２０に給電される。
これにより、車両２の電化区間・非電化区間の相互間移行時でも制御・回路の切替が不要となり、従来必要であった切替作業の煩雑さから開放される。
【００７８】
また、電化区間在線中に、バッテリ３５に供給される充電電流が、所定の充電電流設定手段５５で設定した電流値になるよう、電力制御手段５０で電力調整装置４０を制御、この充電電流によりバッテリ３５を充電するので、非電化区間でＣＶＣＦインバータ２２やＶＶＶＦインバータ２０が消費したバッテリ３５のエネルギーを、電化区間で効率良くバッテリ３５に充電し、そのエネルギーを回復することができる。
【００７９】
この電気鉄道システム１の電力調整装置４０は、力行時と電力回生時において、第１電流検出器５６で検出したバッテリ３５への充電電流を略一定に維持、或いは電力回生時において、第１電流検出器５６で検出した充電電流と第２電流検出器５７で検出した回生電流分との差を、略一定に維持、或いは常時第３電流検出器５８で検出した架線７からの供給電流、並びに第２電圧検出器６０で検出した架線側電圧を乗算した電力等を略一定に維持する、３種類の制御方式を有するので、線区や運行ダイヤに応じた制御方式を切り換えて、効率良く運行することができる。
【００８０】
また電力調整装置４０において、非電化区間で駆動系３や補機系４で消費したバッテリ３５のエネルギーを、非電化区間の終着駅に設けた電源から、終着駅に停車中の短時間（例えば５分）の急速充電で回復させることができる。
尚、こうした場合の通例では、電力調整装置４０は急速充電に対応できる能力を要求されて、大電流に耐える大容量素子で構成することになるが、本発明では電化区間において、上記の電力調整装置４０を使用して、駆動系３、補機系４とバッテリ充電を纏めて制御することが可能となる。
【００８１】
そのうえ、電力調整装置４０は、１５００Ｖｄｃ，７５０Ｖｄｃ，６００Ｖｄｃの多様な仕様に適用でき、電力調整装置４０の２位側の回路自体を変更することなく、１５００Ｖｄｃ、７５０Ｖｄｃ、６００Ｖｄｃに対応した電化区間、非電化区間を移動できるシステムを構築できる。
【００８２】
またこの電気鉄道システム１は電化区間・非電化区間の直通システムではあるが、電化区間専用で運用する電気鉄道システムの車両にも、バッテリ３５と電力調整装置４０を搭載することが可能である。
つまり、非電化区間の運行を考慮する必要がなく、架線７からは常時受電して、力行・惰行・回生制動・停車等で構成する運転パターンとなる場合も、駆動電力の平均値と補機系供給電力の和が消費電力となり、供給すべき電力エネルギーの根拠となるので、電化・非電化区間直通型のシステムで大きな割合を占める、非電化区間でのバッテリ放電電力を回復するための充電成分を考慮する必要はない。
従って、車両に搭載するバッテリの容量は、運行パターンの周期内で出入りする最大容量を確保すれば良く、直通システムと比較してはるかに少ない容量のバッテリで良いことになる。
【００８３】
更に、副次的効果として、停電、架線切断等の事故発生時には、車両に搭載したバッテリ３５を電源として、その容量の範囲内で、最寄り駅への列車の収容と乗客の移送、トンネルからの脱出等の非常事態対応が可能で、長時間の駅間停止を解消できるので、乗客サービスの改善に繋がる効果も期待できる。
【００８４】
最後に、前記実施例を部分的に変更した応用例について説明する。
（１）電力調整装置４０は、昇降圧チョッパに変えて、ＤＣ／ＤＣ変換器のような昇降圧手段を有する構成であっても良い。
（２）本発明の趣旨を柱とし、これに追加的要件を付加した実施態様は、本発明の構成要件が実質的に包含されたものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明に係る電気鉄道システムの電気配線図である。
【図２】電力調整装置の回路構成図である。
【図３】電力調整装置を降圧チョッパとして使用するときの図２のＸ点における電圧波形を示すグラフである。
【図４】電力調整装置を昇圧チョッパとして使用するときの図２のＸ点における電圧波形を示すグラフである。
【図５】架線からの供給電力が略一定に制御されるときの架線電力（Ｓ）・補機系電力（Ａ）・バッテリ充放電電力（Ｂ）を示すグラフである。
【符号の説明】
【００８６】
１      電気鉄道システム
２      車両
３      駆動系
４      補機系
５      主給電系
７ 架線
２０    ＶＶＶＦ（可変電圧可変周波数）インバータ
２１    誘導電動機
２２    ＣＶＣＦ（固定電圧固定周波数）インバータ
２３    補機類
３５    バッテリ
４０    電力調整装置
５０    電力制御手段
５３ 充電電流演算手段
５４ 運行テーブル
５５ 充電電流設定手段
５６    第１電流検出器（第１電流検出手段）
５７    第２電流検出器（第２電流検出手段）
５８    第３電流検出器（第３電流検出手段）
５９    第１電圧検出器（第１電圧検出手段）
６０    第２電圧検出器（第２電圧検出手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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